Acta Agrophysica, 2007, 10(2), 327-340
WYBRANE WŁAŚCIWOŚCI GLEBY POD TRWAŁYM UśYTKIEM ZIELONYM ORAZ AKTYWNOŚĆ OWADOBÓJCZYCH NICIENI
I GRZYBÓW
Krzysztof Gondek1, Dariusz Ropek2
1
Katedra Chemii Rolnej, Akademia Rolnicza 2
Katedra Ochrony Środowiska Rolniczego, Akademia Rolnicza Al. Mickiewicza 21, 31-120 Kraków
e-mail: rrgondek@cyf-kr.edu.pl
S t r e s z c z e n i e . Celem przeprowadzonych badań było określenie wpływu nawoŜenia mine-ralnego i wapnowania na wybrane właściwości gleby i aktywność owadobójczych nicieni i grzy-bów. Zabieg wapnowania stosowany w trzech kolejnych latach badań, nie spowodował istotnych zmian w wartości pH i kwasowości hydrolitycznej gleby z poszczególnych obiektów. W porównaniu do zawartości węgla organicznego oznaczonego w próbce gleby pobranej przed rozpoczęciem badań stwierdzono znaczny przyrost zawartości tego składnika w glebie (głównie w warstwie 0-10 cm), co wskazuje na akumulację materii organicznej. Na podstawie uzyskanych wyników stwierdzono mniejszą zawartość mobilnych form ołowiu, miedzi i kadmu (w warstwie 0-10 cm) obiektów nawo-Ŝonych. NawoŜenie mineralne NPK i Mikrovitem na tle wapnowania sprzyjało większej aktywności nicieni w poraŜaniu owadów pułapkowych. Większą aktywność grzybów owadobójczych stwier-dzono w wierzchniej warstwie gleby, a nawoŜenie mineralne nie wpłynęło na patogeniczność owa-dobójczych nicieni i grzybów. W wyniku zastosowanego nawoŜenia moŜe nastąpić zmniejszenie rozrodczości nicieni, czego symptomy zaobserwowano na podstawie uzyskanych wyników.
S ł o w a k l u c z o w e : łąka, gleba, nawoŜenie, nicienie owadobójcze, grzyby
WSTĘP
Zmiany Ŝyzności gleby rozpatruje się najczęściej w odniesieniu do jej wła-ściwości fizycznych i chemicznych oraz zawartości i przemian składników po-karmowych, a takŜe materii organicznej.
Problem zmian zachodzących w glebie pod wpływem nawoŜenia mineralnego nie jest problemem nowym, jednak ciągle aktualnym. W wyniku nawoŜenia w glebach uprawnych zachodzą ciągłe przemiany, w tym równieŜ straty, głównie
przyswajalnych dla roślin składników pokarmowych (White i in. 2003). Coroczne odprowadzenie składników pokarmowych z plonami roślin rodzi potrzebę nawo-Ŝenia. NawoŜeniem reguluje się, bowiem ilość niezbędnych dla roślin składników pokarmowych, a ponadto stan Ŝyzności gleby. Współczesne rolnictwo gospodaru-jąc racjonalnie składnikami pokarmowymi moŜe nie tylko utrzymywać, ale stop-niowo zwiększać potencjał plonotwórczy gleb uŜytkowanych rolniczo. Badania Ellenberga (1977) wskazują, Ŝe największy wpływ na plonowanie roślin upraw-nych, a takŜe zawartość substancji organicznej ma nawoŜenie mineralne, w tym głównie azotowe (Keulen 1996).
Owadobójcze grzyby i nicienie powszechnie występują w środowisku glebo-wym naturalnych biocenoz oraz wykorzystywanych do celów rolniczych agrocenoz (Jaworska i Dudek 1992, Miętkiewski i in. 1992). Właściwości fizyczne i chemicz-ne gleby mają nie tylko duŜe znaczenie dla roślin, ale kształtują równieŜ ilość i ro-dzaj mikroflory glebowej. Badania prowadzone przez Smyka i in. (1975), wykaza-ły, Ŝe nawoŜenie mineralne ma olbrzymi wpływ na kształtowanie się liczebności drobnoustrojów oraz selekcję całych zespołów mikroorganizmów glebowych, w tym powoduje zwiększenie liczebności nicieni roślinoŜernych (Kozłowska i Do-murat 1977, Wasilewska 1979), a zmniejszenie zagęszczenia nicieni owadobój-czych w glebie ograniczając dodatkowo ich reprodukcję w Ŝywicielu (Bednarek 1990). Dla porównania nawoŜenie organiczne moŜe wpływać niekorzystnie na zagęszczenie populacji nicieni owadobójczych (Ishibashi i Kondo 1986), ale mo-Ŝe zwiększać trwałość populacji nicieni entomopatogenicznych w agrocenozie (Bednarek i Gaugler 1997).
Ze względu na dąŜenie do uzyskania optymalnych plonów roślin o odpowied-niej jakości nieodzowne staje się monitorowanie wskaźników Ŝyzności gleby oraz nagromadzenia czynników toksycznych, a takŜe stanu ilościowego mikroorgani-zmów glebowych, mających coraz większy wpływ na plonowanie roślin zwłasz-cza w uprawach monokulturowych. Dlatego celem przeprowadzonych badań było określenie wpływu nawoŜenia mineralnego i wapnowania na wybrane właściwo-ści gleby i aktywność owadobójczych nicieni i grzybów.
MATERIAŁ i METODY
Badania właściwości fizycznych i chemicznych gleby oraz przeŜywalności nicieni przeprowadzono na materiale glebowym pochodzącym z łąki trwałej uŜytkowanej kośnie. Obiekt badań zlokalizowany był ok. 10 km na zachód od Krakowa. Doświadczenie prowadzono na madzie cięŜkiej próchnicznej. Odczyn gleby przed rozpoczęciem badań (próbka pobrana z warstwy 0-20 cm), mierzony w zawiesinie KCl o stęŜeniu 1 mol·dm-3, wynosił 3,82. Pojemność sorpcyjna oznaczona metodą Kappen wynosiła 172,0 mmol(+)·kg-1, a kwasowość
hydroli-tyczna 83,2 mmol(+)·kg-1 suchej masy gleby. Gleba zawierała 25,2 g·kg-1 węgla organicznego oznaczonego metodą Tiurina oraz azotu ogólnego 3,90 g·kg-1 ozna-czonego metodą Kjeldahla.
Wyniki badań przedstawione w pracy dotyczą czwartego roku nawozowego doświadczenia polowego (rok 2002). Wiosną przed ruszeniem wegetacji zastoso-wano wapnowanie wapnem tlenkowym według 0,1 wartości kwasowości hydroli-tycznej. Następnie wprowadzono nawoŜenie mineralne, stosując saletrę amonową (34% N), superfosfat pojedynczy granulowany (20% P2O5) i sól potasową (60% K2O). W drugim i trzecim pokosie zastosowano nawoŜenie mikroelementami, wykorzystując preparat o nazwie handlowej „Mikrovit 1” (tab. 1).
Tabela 1. Dawka składników nawozowych pod poszczególne pokosy Table 1. Dose of fertiliser component under cuts
N P K „Mikrovit 1”*
Pokos
Cut kg·ha-1 dm3·ha-1
I 25,0 8,5 15,3 -
II 20,0 - 15,3 2,0
III 20,0 - 15,3 2,0
Σ 65,0 8,5 45,9 4,0
* roztwór wodny – aqueous solution.
Preparat „Mikrovit 1” wykonany jest na bazie siarczanu magnezowego i za-wiera: MgO 2,33%; Cu 0,25%; Mn 0,17%; Zn 0,18%; B 0,015%; Fe 0,23%; Mo 0,01%.
Doświadczenie obejmowało trzy obiekty doświadczalne: kontrolny bez nawo-Ŝenia (A), nawoŜony NPK na tle wapnowania (B), nawoŜony NPK i „Mikrovi-tem” na tle wapnowania (C) (wprowadzony po I pokosie).
Powierzchnia poletek wynosiła 100 m2. Próbki glebowe do analiz chemicz-nych i oznaczeń fitopatologiczchemicz-nych pobrano po zbiorze trzeciego pokosu z dwóch warstw 0-10 cm i 10-20 cm. Zbioru poszczególnych pokosów dokonano: I pokos 20.05; II pokos 08.07; III pokos 02.09.2002 roku.
W próbkach glebowych wysuszonych i przesianych przez sito o średnicy 1 mm oznaczono: odczyn potencjometrycznie w zawiesinie KCl o stęŜeniu 1 mol·dm-3; kwasowość hydrolityczną oznaczono po ekstrakcji CH3COONa o stęŜeniu 1 mol·dm-3. Zawartość form (zwanych ogólnymi) niektórych metali cięŜkich (Cr, Cd, Zn, Pb, Cu i Ni) w próbce glebowej, pobranej przed rozpoczęciem badań, oznaczono po uprzednim spopieleniu substancji organicznej (temp. 500o C przez 8 h) i minerali-zacji próbki w stęŜonych kwasach azotowym i nadchlorowym (2:1), metodą ato-mowej spektrometrii absorpcyjnej (ASA). Oznaczone zawartości metali cięŜkich
odpowiadały naturalnej zawartości tych pierwiastków w glebie. Zawartość węgla organicznego oznaczono metodą Tiurina. Analizy chemiczne w materiale glebowym wykonano metodami opracowanymi przez Ostrowską i in. (1991). Mobilne formy metali cięŜkich ekstrahowano z gleby (przez 24 h) roztworem NH4NO3 o stęŜeniu 1 mol·dm-3 (Zeien i Brümmer 1989). Zawartość metali cięŜkich w uzyskanych ekstrak-tach oznaczono metodą ICP-AES z wykorzystaniem aparatu JY 238 Ultrace.
W pobranych świeŜych próbkach gleby (o masie 0,5 kg) z warstwy 0-10 cm i 10-20 cm badano występowanie owadobójczych grzybów i nicieni. Doświadczenie przeprowadzono w czterech powtórzeniach i w trzech seriach: serię (I) prowadzono w celu wyizolowania nicieni do oznaczenia przynaleŜności systematycznej, serię (II) – dla określenia intensywności poraŜenia owadów pułapkowych, a serię (III) dla izo-lacji grzybów. Przez okres 14 dni badano śmiertelność owadów. Martwe gąsienice z widocznymi objawami poraŜenia przez nicienie przenoszono do osobnych szalek ze szkiełkiem zegarkowym wyłoŜonych wilgotną bibułą filtracyjną w celu określenia reprodukcji larw inwazyjnych nicieni i oznaczenia przynaleŜności systematycznej. W oparciu o uzyskane wyniki oznaczeń obliczono procent owadów testowych pora-Ŝonych przez owadobójcze grzyby i nicienie. Martwe owady pochodzące z (II) serii przenoszono do osobnych szalek ze szkiełkiem zegarkowym wyłoŜonych wilgotną bibułą filtracyjną i umieszczano w termostacie w temp. 25oC. Po dwóch dniach gą-sienice sekcjonowano pod lupą binokularną w celu określenia ilości nicieni, która była zdolna wniknąć czynnie do wnętrza ich ciała. Gąsienice poraŜone przez grzyby przenoszono do szalek z wilgotną bibułą filtracyjną, a następnie przeszczepiano na podłoŜe glukozowo-ziemniaczane w celu oznaczenia patogena (Kaya i Stock 1976, Goetel i Inglis 1997). W przeprowadzonych badaniach porównywano równieŜ ak-tywność owadobójczą wyizolowanych grzybów i nicieni. W przypadku nicieni był to gatunek S. feltiae. Spośród wyizolowanych grzybów owadobójczych wybrano M.
anisopliae. Test na patogeniczność wykonano na gąsienicach Galleria mellonella.
WYNIKI I DYSKUSJA
Zabieg wapnowania (według 0,1 wartości kwasowości hydrolitycznej) stoso-wany w trzech kolejnych latach badań (2000, 01, 02) spowodował podwyŜszenie odczynu gleby w warstwie 0-10 cm o 0,1 jednostki pH w stosunku do gleby obiektu kontrolnego, jednak nie była to zmiana istotna statystycznie (tab. 2). Ko-rzystny wpływ powtarzania zabiegu wapnowania na stabilizację pH gleby po-twierdzają inni autorzy (Thurston i in. 1976, Poulton i Johnston 1993). Wartości pH gleby z warstwy 10-20 cm były mniejsze od oznaczonych w warstwie 0-10 cm, nie wykazując zróŜnicowania w glebie poszczególnych obiektów. Jak stwier-dził Dechnik (1987) oraz Myśkow i Stąsiek (1976) wieloletnie stosowanie nawo-zów mineralnych, w szczególności zakwaszających środowisko, powoduje
obni-Ŝenie Ŝyzności gleby, aktywności biologicznej oraz ilościową i jakościową degradację próchnicy. W przeprowadzonych badaniach odczyn gleby (z warstwy 0-10 cm) z obiektów wapnowanych i nawoŜonych mineralnie oraz „Mikrowitem” utrzymywał się na poziomie wartości oznaczonej w glebie przed rozpoczęciem badań (3,82). Ob-niŜenie o 0,1 jednostki pH stwierdzono w glebie obiektu kontrolnego.
Wyraźne róŜnice stwierdzono w wartości kwasowości hydrolitycznej bada-nej gleby, ale z poszczególnych warstw. Nie stwierdzono natomiast istotnego wpływu zastosowanego nawoŜenia mineralnego i wapnowania na wartość tego parametru (tab. 2).
Tabela 2. Wybrane właściwości fizyczne i chemiczne gleby Table 2. Some physical and chemical properties of the soil
Kwasowość hydrolityczna Hydrolytic acidity C organiczny Organic C mmol(+)·kg-1 g·kg-1 Obiekty – Treatment pH(KCl) s.m. gleby – d. m. of soil Warstwa – Layer 0-10 cm A. Kontrola – Control 3,71 127,7 33,9 B. NPK + Ca 3,81 119,7 33,5 C. NPK + Ca + Mikrovit 3,81 121,3 36,3
NRI – LSD p<0,05 0,103 n.i. – n.s. n.i. – n.s.
Warstwa – Layer 10-20 cm
A. Kontrola – Control 3,67 133,6 25,8
B. NPK + Ca 3,62 141,8 28,1
C. NPK + Ca + Mikrovit 3,63 138,3 23,2
NRI–LSD p<0,05 n.i. – n.s. n.i. – n.s. 2,448
n.i. nie istotne – n.s. not significant.
W analizowanych próbkach gleby z warstwy 0-10 cm zawartość węgla orga-nicznego była o 5,39 g do 13,11 g·kg-1 większa w porównaniu do zawartości oznaczonej w glebie z warstwy głębszej (tab. 2). W porównaniu do zawartości węgla organicznego oznaczonego w próbce gleby pobranej przed rozpoczęciem badań stwierdzono znaczny przyrost zawartości tego składnika zwłaszcza w war-stwie korzeniowej, co wskazuje na postępująca akumulację materii organicznej w glebie obiektu doświadczalnego. W badaniach Wołoszyka i Nowak (1993) dotyczących m.in. zmian zawartości węgla organicznego w glebie lekkiej pod
wpływem nawoŜenia mineralnego traw w uprawie polowej stwierdzono zmniej-szenie zawartości węgla organicznego w glebie po trzech latach, zaś po pięciu latach zwiększenie zawartości tego składnika. Większa zawartość substancji or-ganicznej w warstwie 0-10 cm równieŜ moŜe sprzyjać większej aktywności owa-dobójczych grzybów, które były najczęściej izolowane z tej warstwy gleby.
Zawartość cynku wyekstrahowanego azotanem amonu z gleby (warstwa 0-10 cm) zawierała się w przedziale 7,03-7,92 mg·kg-1 suchej masy, a zastosowane nawoŜenie nie róŜnicowało istotnie zawartości tego pierwiastka. Mniej mobilnych form cynku stwierdzono w glebie z warstwy 10-20 cm, przy braku istotnego zróŜnicowania pomiędzy poszczególnymi obiektami (tab. 3).
Tabela 3. Zawartość mobilnych form metali cięŜkich w glebie Table 3. Contents of mobile forms of heavy metals in soil
Zn Pb Cu Cd Obiekt – Treatment mg·kg-1 s.m. gleby – d. m. of soil Warstwa – Layer 0-10 cm A. Kontrola – Control 7,03 1,07 0,28 0,28 B. NPK + Ca 7,92 0,67 0,09 0,26 C. NPK + Ca + Mikrovit 7,29 0,58 0,05 0,18 NRI – LSD p<0,05 1,681 0,290 0,083 0,036 Warstwa – Layer 10-20 cm A. Kontrola – Control 5,71 0,68 0,13 0,13 B. NPK + Ca 6,27 0,90 0,10 0,12 C. NPK + Ca + Mikrovit 7,17 0,93 0,12 0,13 NRI – LSD p < 0,05 2,246 0,148 n.i. – n.s. 0,071
Zawartość mobilnych form ołowiu w glebie z warstwy 0-10 cm była najwięk-sza w obiekcie kontrolnym (1,07 mg·kg-1 suchej masy gleby). Zawartość ołowiu w glebie tego samego obiektu kontrolnego, ale z warstwy 10-20 cm była mniejsza o 57%. W glebie z pozostałych obiektów z warstwy 10-20 cm stwierdzono więk-szą zawartość ołowiu wyekstrahowanego azotanem amonu (tab. 3).
Zawartość mobilnych form miedzi była największa w glebie obiektu kontrolnego (w obu warstwach). W przypadku gleby z obiektów nawoŜonych, stwierdzono zwięk-szenie zawartości mobilnych form tego metalu w warstwie 10-20 cm w stosunku do warstwy 0-10 cm (tab. 3).
Zawartość mobilnych form kadmu była mniejsza w glebie pobranej z warstwy 10-20 cm, niezaleŜnie od zastosowanego nawoŜenia (tab. 3). Stwierdzono rów-nieŜ zmniejszenie zawartości mobilnych form tego pierwiastka w glebie obiektów nawoŜonych (warstwa 0-10 cm), w stosunku do obiektu kontrolnego.
Cynk i kadm naleŜą do bardziej mobilnych pierwiastków w glebie (Kabata-Pendias i (Kabata-Pendias 1993, Niemyska-Łukaszuk 1995, Gambuś i Rak 2000). Ich dostęp-ność maleje proporcjonalnie do zwiększania się wartości pH gleby. W przeprowa-dzonych badaniach odczyn gleby sprzyjał rozpuszczalności związków cynku i kad-mu. Istotną zaleŜność pomiędzy odczynem i zawartością frakcji mobilnej cynku wy-kazała w swoich badaniach Jakubus i in. (1996), natomiast w przypadku kadmu Gam-buś i Rak (2000). Na zawartość mobilnych form kadmu mogła wpływać równieŜ zawartość substancji organicznej w stosunku, do której kadm wykazuje duŜe powi-nowactwo (Li i in. 2001). DuŜy wpływ substancji organicznej na desorpcję kadmu stwierdzili równieŜ Gorlach i Gambuś (1991).
Ołów podobnie jak miedź w glebie wykazuje mniejszą mobilność w porówna-niu do cynku i kadmu. Oba te pierwiastki wykazują duŜe powinowactwo do tworze-nia jonów kompleksowych, które regulują procesy ich sorpcji i desorpcji. Ołów i miedź są bardzo silnie wiązane przez minerały ilaste, materię organiczną, a takŜe konkrecje Ŝelaza i manganu (Kabata-Pendias i Pendias 1993, Mocek i Owczarzak 1993). W przeprowadzonych badaniach zawartość mobilnych form ołowiu i miedzi w glebie obiektu kontrolnego z warstwy 0-10 cm była zdecydowanie większa niŜ w glebie pozostałych obiektów gdzie stosowano wapnowanie. Odczyn, który jak twierdzi Kabata-Pendias i Pendias (1993) ma duŜy wpływ na rozpuszczalność związ-ków ołowiu nie spowodował większych zmian w mobilności tego pierwiastka w glebie z warstwy 10-20 cm. Brak zwiększania zawartości form mobilnych ołowiu mógł być spowodowany rodzajem gleby, której składniki silnie sorbowały ten pier-wiastek. W badaniach Jakubus i in. (1996) nad wpływem wieloletniego nawoŜenia mineralnego i organicznego na frakcje pierwiastków śladowych w glebie stwierdzo-no, Ŝe zastosowane nawoŜenie nie spowodowało nadmiernej kumulacji miedzi w glebie, przy czym nawoŜenie obornikiem zmniejszyło udział frakcji mobilnych tego pierwiastka, a nawoŜenie mineralne ten udział zwiększyło.
W badanych próbkach gleby stwierdzono obecność owadobójczych grzybów i nicieni (tab. 4). Wprowadzenie owadów pułapkowych G. mellonella pozwoliło wyizolować jeden gatunek nicienia Steinernema feltiae, którego obecność stwier-dzono w glebie wszystkich obiektów z obu warstw gleby. Na podstawie uzyska-nych wyników stwierdzono róŜnice w intensywności poraŜenia owadów testowych przez nicienie w glebie z poszczególnych obiektów doświadczenia (tab. 5). Najwię-cej poraŜonych przez nicienie gąsienic pułapkowych obserwowano w obiekcie nawoŜonym NPK i Mikrowitem na tle wapnowania (C) w warstwie 0-10 cm.
Nicienie owadobójcze powszechnie występują w środowisku glebowym, a jed-nym z częściej izolowanych gatunków w warunkach Polski jest S. feltiae, co znalazło potwierdzenie w przeprowadzonych badaniach. Gatunek ten jest powszechnie wyko-rzystywany w ochronie roślin. Zastosowane nawoŜenie mineralne nie wpłynęło w i-stotny sposób na występowanie owadobójczych nicieni, co nie znalazło
potwierdze-nia w wynikach Bednarka (1990). Na podstawie uzyskanych wyników stwierdzo-no większą aktywstwierdzo-ność nicieni w poraŜaniu owadów pułapkowych w obiekcie nawoŜonym mineralnie NPK i Mikrovitem (C).
Tabela 4. Występowanie owadobójczych nicieni i grzybów w glebie Table 4. Occurrence of entomopathogenic nematodes and fungi in soil
Objekt – Treatment Nicienie – Nematodes Grzyby – Fungi
Warstwa – Layer 0-10 cm
A. Kontrola – Control S. feltiae M. anisopliae, P. farinosus
B. NPK + Ca S. feltiae M. anisopliae
C. NPK + Ca + Mikrovit S. feltiae M. anisopliae, P. farinosus
Warstwa – Layer 10-20 cm
A. Kontrola – Control S. feltiae M. anisopliae
B. NPK + Ca S. feltiae M. anisopliae
C. NPK + Ca + Mikrovit S. feltiae M. anisopliae
Z gleby pochodzącej z poszczególnych obiektów doświadczenia najczęściej izolowano grzyba owadobójczego M. anisopliae (tab. 4), którego obecność stwierdzono w próbkach ze wszystkich obiektów i obu warstw gleby. W wierzch-niej warstwie gleby obiektu kontrolnego (A) oraz nawoŜonego NPK i Mikrovitem na tle wapnowania (C) występował takŜe inny gatunek grzyba Paecilomyces
fari-nosus. Grzyby owadobójcze częściej występowały w wierzchniej warstwie gleby
0-10 cm, w której zainfekowanych przez te organizmy było od 10 do 20% owa-dów pułapkowych, podczas gdy w warstwie 10-20 cm stwierdzono od 5 do 10% zainfekowanych owadów pułapkowych (tab. 5).
Zastosowane nawoŜenie nie wpłynęło na skład gatunkowy izolowanych grzy-bów owadobójczych. Według Jaworskiej i współpracowników (Jaworska i in. 2002) występowanie grzybów owadobójczych zaleŜy od rodzaju zastosowanego nawoŜenia i dawek nawozów. Szczególnie niekorzystnie, na ich występowanie moŜe wpływać nawoŜenie nieprzetworzonymi osadami ściekowymi. Jak podaje Miętkiewski i in. (1992) w glebach trwałych uŜytków zielonych jednym z najczę-ściej występujących gatunków grzybów owadobójczych jest M. anisopliae, który był izolowany z gleby badanych obiektów doświadczenia.
Na występowanie i aktywność owadobójczych nicieni i grzybów wpływają czynniki środowiskowe m.in. pH gleby, rodzaj i wilgotność gleby oraz nawoŜenie i zanieczyszczenie środowiska (Womersley 1990, Bednarek i Gaugler 1997, Jar-muł i Kamionek 2000, Kung i in. 2001). Mniejsze wartości pH w głębszej war-stwie gleby (10-20 cm) mogły być jedną z przyczyn mniejszej intensywności poraŜenia owadów pułapkowych przez grzyby owadobójcze. Nicienie
owadobój-cze, które są mniej wraŜliwe na pH gleby poraŜały gąsienice pułapkowe z podob-ną intensywnością w obu warstwach gleby (Kung i in. 1991). W wierzchniej war-stwie gleby zawartość substancji organicznej była większa niŜ w warwar-stwie głęb-szej, co moŜe stwarzać lepsze warunki dla występowania owadobójczych grzy-bów.
Tabela 5. Procent owadów pułapkowych poraŜonych przez owadobójcze nicienie i grzyby Table 5. Percentage of trap insects infected with entomopathogenic nematodes and fungi
Obiekt – Treatment Nicienie – Nematodes Grzyby – Fungi Warstwa – Layer 0-10 cm A. Kontrola – Control 75,0 20,0 B. NPK + Ca 70,0 15,0 C. NPK + Ca + Mikrovit 95,0 20,0 NRI – LSD p<0,05 9,3 6,6 Warstwa – Layer 10-20 cm A. Kontrola – Control 75,0 10,0 B. NPK + Ca 85,0 10,0 C. NPK + Ca + Mikrovit 85,0 5,0 NRI – LSD p<0,05 11,4 6,6
Na podstawie uzyskanych wyników stwierdzono istotne róŜnice w intensywno-ści poraŜenia owadów pułapkowych przez nicienie owadobójcze (tab. 6). Najwięcej larw inwazyjnych nicieni wniknęło do ciała gąsienic pułapkowych w serii gdzie za-stosowano nawoŜenie mineralne NPK i Mikrovitem na tle wapnowania (C).
Obliczona wartość wskaźnika reprodukcji larw inwazyjnych izolowanych nicieni owadobójczych (tab. 6), wykazała, Ŝe największe wartości tego parametru uzyskano w glebie obiektu kontrolnego (A) oraz nawoŜonego mineralnie NPK i Mikrovitem na tle wapnowania (C). Mniejszą reprodukcję nicieni stwierdzono w obiekcie, gdzie zastosowano nawoŜenie mineralne NPK na tle wapnowania (B).
Metale cięŜkie mogą niekorzystnie wpływać na aktywność owadobójczych grzybów i nicieni (Bajan i in. 1998), a do najbardziej toksycznych dla tych orga-nizmów zalicza się ołów i kadm (Jarmuł i Kamionek 2000). Większa zawartość mobilnych form kadmu stwierdzona w wierzchniej warstwie gleby (0-10 cm), nie ograniczała aktywności owadobójczych grzybów. Świadczy to o małej wraŜliwo-ści występujących tam szczepów grzyba M. anisopliae na ten pierwiastek. Ak-tywność izolowanych nicieni była najmniejsza w glebie kontrolnej w warstwie 0-10 cm, co wynikało z małej intensywność poraŜenia owadów pułapkowych przez larwy inwazyjne nicieni. Parametr ten jest dobrym wskaźnikiem aktywności
ni-cieni owadobójczych (Bednarek 1990). Mniejsza aktywność nini-cieni w tym obiek-cie moŜe być związana z większą zawartością mobilnych form Pb i Cu w porówna-niu do innych obiektów. Jony miedzi oprócz jonów Pb i Cd w największym stopporówna-niu ograniczają patogeniczność owadobójczych nicieni (Para i Ropek 2000). Uśmiercenie Ŝywiciela jest pierwszym etapem rozwoju nicieni w owadzie. Potem następuje nam-naŜanie nicieni w ciele Ŝywiciela i migracja larw inwazyjnych do środowiska (Poinar 1979), co ma istotne znaczenia dla podtrzymania populacji tych organizmów w śro-dowisku glebowym. ObniŜenie rozrodczości nicieni w obiektach z nawoŜeniem mi-neralnym NPK na tle wapnowania (B) jest z tego względu zjawiskiem niekorzyst-nym, co stwierdzono równieŜ w badaniach Bednarka (1990).
Tabela 6. Intensywność poraŜenie gąsienic G. mellonella nicieniami izolowanymi z gleby i płodność nicieni
Table 6. Intensity of G. mellonella larvae infestation by nematodes isolated from soil and their fertility
Obiekt – Treatment
Średnia liczba izolowanych nicieni z larw G. mellonella Mean number of nematodes isolated from G. mellonella
larvae Płodność nicieni (tys./larwa pułapkowa) Fertility of nematodes (thou./trap larvae) Warstwa – Layer 0-10 cm A. Kontrola – Control 9,75 21,70 B. NPK + Ca 13,50 17,50 C. NPK + Ca + Mikrovit 15,25 22,02 NRI – LSD p<0,05 2,99 3,41 Warstwa – Layer 10-20 cm A. Kontrola – Control 12,0 22,67 B. NPK + Ca 14,0 14,72 C. NPK + Ca + Mikrovit 13,5 26,95 NRI – LSD p<0,05 2,37 3,77
Zastosowane nawoŜenie nie miało istotnego wpływu na patogeniczność izolowa-nych grzybów i nicieni owadobójczych (tab. 7), co świadczy o zdolności tych organi-zmów do przystosowania się do róŜnych warunków środowiska. NiezaleŜnie od zasto-sowanego nawoŜenia nicienie S. feltiae uśmiercały owady Ŝywicielskie prawie dwu-krotnie szybciej niŜ grzyb P. farinosus. RóŜnice w owadobójczej aktywności zaleŜą nie tylko od gatunku grzyba czy nicienia, ale takŜe od jego rasy oraz gatunku Ŝywiciela (Kmitowa i Bajan 1982). Poszukiwanie nowych szczepów owadobójczych grzybów i nicieni lepiej przystosowanych do zwalczania szkodników w agrocenozach ma istotne znaczenie dla ich praktycznego wykorzystania w ochronie roślin przed szkodnikami.
Tabela 7. Patogeniczność owadobójczych grzybów i nicieni izolowanych z gleby (owad testowy – gąsienice G. mellonella)
Table 7. Pathogenicity of entomopathogenic nematodes and fungi isolated from soil (test insect – G. mellonella larvae)
Średni czas do uśmiercenia owadów (dni) Time to insect killing (days) Obiekt – Treatment S. feltiae M. anisopliae Warstwa – Layer 0-10 cm A. Kontrola – Control 2,52 4,62 B. NPK + Ca 2,42 4,47 C. NPK + Ca + Mikrovit 2,25 4,70 NRI – LSD p<0,05 0,31 0,27 Warstwa – Layer 10-20 cm A. Kontrola – Control 2,35 4,75 B. NPK + Ca 2,55 4,55 C. NPK + Ca + Mikrovit 2,50 4,50 NRI – LSD p<0,05 0,26 0,34 WNIOSKI
1. Zabieg wapnowania stosowany w trzech kolejnych latach badań, nie spowodował istotnych zmian w odczynie i wartości kwasowości hydrolitycznej gleby z poszczególnych obiektów.
2. Na podstawie uzyskanych wyników stwierdzono mniejszą zawartość mo-bilnych form ołowiu, miedzi i kadmu (w warstwie 0-10 cm) obiektów nawoŜonych w porównaniu do zawartości oznaczonej w glebie obiektu kontrolnego.
3. NawoŜenie mineralne NPK i Mikrovitem na tle wapnowania sprzyjało większej aktywności nicieni w poraŜaniu owadów pułapkowych.
4. Większą aktywność grzybów owadobójczych stwierdzono w wierzchniej warstwie gleby, a nawoŜenie mineralne nie wpłynęło na patogeniczność owado-bójczych nicieni i grzybów. W wyniku zastosowanego nawoŜenia moŜe nastąpić zmniejszenie rozrodczości nicieni, czego symptomy zaobserwowano na podsta-wie uzyskanych wyników.
PIŚMIENNICTWO
Bajan C., Tyrawska D., Popowska-Nowak E., Bieńkowski P., 1998. Reakcje szczepów Bauveria bassiana (Bals.) Vuill. na skaŜenie podłoŜa metalami cięŜkimi (Pb, Cu, Zn) i ich zdolności ku-mulacyjne. Chem. InŜ. Ekol., 5, 8-9, 685-692.
Bednarek A., 1990. Ekologiczne uwarunkowania aktywności biologicznej nicienie entomofilnych w środowisku glebowym agrocenoz. Wyd. PWN, Warszawa.
Bednarek A., Gaugler R., 1997. Compatibility of soil amendments with entomopathogenic nama-todes. Nematol. J. 29, 2, 220-227.
Dechnik I., 1987. Wpływ nawoŜenia na właściwości gleby. Zesz. Probl. Post. Nauk Roln., 324, 81-106. Ellenberg H., 1977. Stickstoff als standartsfaktor, insbesonders fur mitteleuropaische
pflanzenge-sellschaften. Oecologia Plantarum, 12, 1-22.
Gambuś F., Rak M., 2000. Wpływ właściwości gleby na rozpuszczalność związków kadmu. Zesz. Probl. Post. Nauk Roln., 472, 251-257.
Goettel M. S., Inglis G. D., 1997. Fungi: Hyphomycetales. [In:] Manual of Techniques in Insect Pathology, 213-249.
Gorlach E., Gambuś F., 1991. Desorpcja i fitotoksyczność metali cięŜkich zaleŜnie od właściwości gleby. Roczn. Glebozn., XLII, 3/4, 207-214.
Ishibashi N., Kondo E., 1986. Steinernema feltiae (DD 136) and S. glaseri in soil land bark compost and their influence on native nematodes. Nematol. J., 18, 310-316.
Jakubus M., Czekała J., Blecharczyk A., 1996. Wpływ wieloletniego nawoŜenia na frakcje mikro-elementów w glebie. Zesz. Probl. Post. Nauk Roln.,434, 443-448.
Jarmuł J., Kamionek M., 2000. Effect of Pb(II) ions on mortality of IJs Steinernema feltiae Filipjev and Heterorhabditis megidis Poinar. Chem. InŜ. Ekol., 7, 10, 1023-1030.
Jaworska M., Dudek B., 1992. Występowanie owadobójczych nicieni w glebach wybranych upraw. Zesz. Nauk. AR w Krakowie, 267, 20, 131-147.
Jaworska M., Ropek J., Ropek D., Kopeć M., 2002. Effect of diversified organic fertilization with sludge from tannery sewage treatment plant on the occurrence and pathogenicity of entomopa-thogenic fungi and nematodes. Chem InŜ. Ekol., 9, 4, 407-412.
Kabata-Pendias A., Pendias H., 1993. Biogeochemia pierwiastków śladowych. Wyd. PWN War-szawa.
Kaya H. K., Stock S. P., 1976. Techniques in insect nematology. [In:] Manual of Techniques in Insect Pathology, 281-324.
Keulen H., 1996. Simulation of long-term dynamics of soil organic matter and nutrients: quantifica-tion of sustainability inductors. [In:] Proc. IV Inter. Symp. „European Society for Agronomy”. Wageningen, 7-11.06.1996, 278-279.
Kmitowa K., Bajan C., 1982. Pathogenicity level of various strains of Bauveria bassiana (Bals.) Vuill. Pol. Ecol. Stud., 8, 3-4, 409-417.
Kozłowska J., Domurat K., 1977. The effect of Basic mineral fertilizers on nematode communities in sun flower cultivation. Pol. Ecol. Stud., 3, 15-22.
Kung S. P., Gaugler R., Kaya H. K., 1991. Effect of soil temperature, moisture and relative humid-ity on entomopathogenic nematode persistence. Invertebr. Pathol. J., 57, 242-249.
Li Z., James A. R., Chen J-L., Al-Abed S. R., 2001. Adsorption of cadmium on biosolids-amended soils. Environ. Qual. J., 30, 903-911.
Miętkiewski R., Tkaczuk C., Zasada L., 1992. Występowanie grzybów entomopatogennych w glebie ornej i łąkowej. Acta Mycologica, XXVII, 2, 197-203.
Mocek A., Owczarzak W., 1993. Wiązanie Cu, Pb, Zn przez próchnicę w glebach zanieczyszczo-nych emisjami hut miedzi. Zesz. Probl. Post. Nauk Roln., 411, 293-298.
Myśkow W., Stąsiek S., 1976. Wpływ wieloletniego nawoŜenia na aktywność biologiczną i sub-stancje organiczne gleby. Symp. Nauk. „Skutki wieloletniego stosowania nawozów”, Puławy, 1976, Cz. II, 49-56.
Niemyska-Łukaszuk J., 1995. Wpływ składu granulometrycznego i odczynu gleby na zawartość przyswajalnych form metali cięŜkich. Zesz. Probl. Post. Nauk Roln., 418, 459-464.
Ostrowska A., Gawliński S., Szczubiałka Z., 1991. Metody analizy i oceny właściwości gleb i roślin. Wyd. Ochr. Środ., Warszawa.
Para A., Ropek D., 2000. Starch dialdehyde as novel complexons protecting entomopathogenic nema-todes from heavy metals. Chem. InŜ. Ekol., 7, 11, 1213-1220.
Poinar G. O., 1979. Nematodes for biological control of insects. CRC Press. Inc., Boca Raton, Fla., 277. Poulton P. R., Johnston A E., 1993. The Rothamsted long-term experiments – their relevance to modern
agriculture. [In:] Proc. Int. Symp. “Long-term experiments static fertilizer experiments” Warszawa – Kraków, 15-18 June 1993, Part 1, 5-30.
Smyk B., RóŜycki E., Kopeć S., 1975. Wpływ nawoŜenie mineralnego na aktywność mikrobiologiczną gleb i produktywności wybranych górskich ekosystemów trawiastych. Zesz. Probl. Post. Nauk Roln., 162, 203-218.
Thurston J., Williams E. D., Johnston A., 1976. Modern developments in an experiment on permanent grassland started in 1856: effect of fertilizers and lime on botanical composition and crop and soil analyses. Ann. Agron., 27, 5-6, 1043-1082.
Wasilewska L., 1979. The structure and function of soil nematode communities in natural ecosystems and agrocenoses. Pol. Ecol. Stud., 5, 97-145.
White S. K., Brummer J. E., Leininger W. C., Frasier G. W., Waskom R. M., Bauder T. A., 2003. Irri-gated mountain meadow fertilizer application timing effect on overland flow water quality. Environ. Qual. J., 32, 1802-1808.
Wołoszyk Cz., Nowak W., 1993. Zmiany zawartości węgla organicznego oraz azotu ogółem w glebie lekkiej pod wpływem nawoŜenia mineralnego traw w uprawie polowej. Zesz. Probl. Post. Nauk Roln., 411, 85-90.
Womersley C., 1990. Dehydration survival and anhrobiotic potential. [In:] Entomopathogenic nematodes in Biological Control, Gaugler R., Kaya H.K. Eds., CRC Press, Boca Raton, Fl, 117-137.
Zeien H., Brümmer G. W., 1989. Chemische extraction zur bestimmung von schwermetallbindungsfor-men in boden. Mitteilgn. Dtsch. Bodenkundl. Gesellsch., 59/1, 505-510.
SELECTED PROPERTIES OF SOILS UNDER PERMANENT GRASSLANDS AND ACTIVITY OF ENTOMOPATHOGENIC NEMATODES AND FUNGI
Krzysztof Gondek1, Dariusz Ropek2
1
Departament of Agriculture Chemistry, Agricultural University 2Department of Agricultural Environment Protection, Agricultural University
Al. Mickiewicza 21, 31-120 Kraków e-mail: kgondek@ar.krakow.pl
A b s t r a c t . The investigations were conducted to determine the effect of mineral fertilization and liming on selected soil properties and activity of entomopathogenic nematodes and fungi. Lim-ing applied in three subsequent years of investigations did not cause any significant changes in soil reaction or hydrolytic acidity value in individual treatments. In comparison with organic carbon content determined in a soil sample collected prior to the experiment outset a considerable increase in this component soil concentration was found (mainly in the 0-10 cm layer), which points to ac-cumulation of organic matter in the soil of the experimental treatment. On the basis of obtained
results a lesser content of mobile forms of lead, copper and cadmium were found (in the 0-10 cm layer) on the fertilized objects. NPK and Mikrovit treatment, against the background of liming, favoured better nematode activity in trap insect infesting. A greater activity of entomopathogenic fungi was registered in the topsoil, while mineral fertilization did not affect entomopathogenic nematodes and fungi pathogenicity. The applied fertilization may lead to weaker reproduction of nematodes, the symptoms of which were already observed on the basis of the obtained results.
